DE3807302C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Spiegelofen nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1. Solche Öfen werden hauptsächlich zum Ziehen von Kristallen eingesetzt.

Der Spiegelofen der DE-OS 22 05 558 besteht aus zwei Ellip­ soiden, die das zu prozessierende Material von zwei Seiten erhitzen. Eine Radialsymmetrie kann nur durch Rotation des zu prozessierenden Materials erreicht werden.

Zur Verbesserung der Symmetrie ist aus der US-PS 41 84 065 bekannt, in einen aus zwei Ellipsoiden bestehenden Spiegel­ ofen ein Zwischenstück einzusetzen, das die beiden Ellip­ soide um einen bestimmten Abstand voneinander trennt. Auch bei diesem Ofen ist eine Radialsymmetrie nur durch Drehen der Probe erreichbar.

Die DE-PS 35 41 988 C1 beschreibt einen Spiegelofen mit modifizierter Ellipsoid-Geometrie, der den Oberbegriff des Anspruchs 1 bildet. Dieser Ofen erreicht eine ausreichende Radial- und Axialsymmetrie, wenn die Probe die richtigen Dimensionen hat und richtig angeordnet ist. Wenn die Symme­ trieachse des Ellipsoids nicht mit der Achse der Probe zu­ sammenfällt, ist die Wärmeeinstrahlung nicht radialsymme­ trisch, was die Form der Schmelzzone ungünstig beeinflußt. Wenn Probeachse und Ellipsoidachse zusammenfallen, erhält man eine axiale Asymmetrie der Wärmeeinstrahlung und eine stark eingeschränkte Ziehlänge.

Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Spiegelofen dahin­ gehend zu verbessern, daß die Axialsymmetrie verbessert und die Ziehlänge vergrößert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst von einem Spiegelofen mit den Merkmalen der Ansprüche.

Erfindungsgemäß werden an den Enden des Ofens zwei, even­ tuell modifizierte parabolische Spiegelsegmente verwendet, die die Strahlung über Zweifachreflexion zum Schmelzbereich leiten. Der erfindungsgemäße Spiegelofen enthält also eine Spiegelfläche, die zusammengesetzt ist aus zwei (exakten oder genäherten) parabolischen Segmenten und einem dazwi­ schenliegenden (exakten oder genäherten) Ellipsoidsegment.

In einer Ausführung fallen die Brennpunkte eines oder beider Parabolspiegel gleichzeitig mit den Brennpunkten des Ellip­ soidspiegels zusammen. Im Brennpunkt ist eine Strahlungs­ quelle angeordnet (z.B. eine Glühwendel oder eine Gasent­ ladungslampe), deren Strahlung auf die zu schmelzende Zone des Materials fokussiert wird, und zwar

• - zu einem bestimmten Anteil durch einfache Reflexion über den Ellipsoidspiegel und
• - zum anderen durch zweifache Reflexion über die Parabol­ spiel, wobei der erste Parabolspiegel angenähert paral­ leles Licht erzeugt, das auf den zweiten Parabolspiegel fällt und dort auf die Probe fokussiert wird.

Dadurch wird eine weitgehende radiale und axiale Symmetrie der Energieeinstrahlung auf die Probe im Bereich der Schmelzzone erreicht, wodurch definierte Wachstumsbedingun­ gen für den Kristall herrschen. Die Erfindung erlaubt eine deutliche Vergrößerung der Ziehlänge bei gleichem Außen­ durchmesser der Spiegelschale gegenüber bisherigen Ellip­ soidöfen.

Zusätzlich wird die Möglichkeit eröffnet, die Länge der Schmelzzone - unabhängig von der Temperatur - kontinuier­ lich zu verändern.

Durch die Erfindung wird die reflektierte Strahlung punkt- oder ringförmig fokussiert, wobei der Durchmesser des Ring­ fokus gleich oder kleiner dem Durchmesser der Schmelzzone sein kann. Dabei kann der Durchmesser des Fokus für das ein­ fach und für das doppelt reflektierte Licht unterschiedlich sein.

In dieser einfachen Ausführung fallen jeweils ein Brenn­ punkt des Ellipsoids und der Brennpunkt des benachbarten Paraboloids zusammen.

In einer anderen Ausführung müssen die Brennpunkte der parabolischen und der ellipsoiden Segmente nicht zusammen­ fallen, sondern können voneinander entfernt sein.

In einer bevorzugten Ausführung können ein oder mehrere der genannten Spiegelsegmente gegeneinander axial längs der Hauptachse des Spiegelofens verschiebbar sein, wodurch die Brennpunkte der parabolischen und der elliptischen Segmente auseinandergezogen werden und dadurch die Länge der Schmelz­ zone kontinuierlich veränderbar ist.

Die Erfindung wird anhand einer Figur näher erläutert.

Die Fig. zeigt einen Spiegelofen, dessen reflektierende Flächen aus den parabolischen Segmenten 1 und 3 und aus einem Ellipsoidsegment 2 bestehen. Die Dimensionen der Segmente 1, 2, 3 sind hier so gewählt, daß die Segmente 1 und 3 bis auf die Höhe der jeweiligen Brennpunkte 4 und 7 reichen. Im Brennpunkt 4 ist eine Strahlungsquelle angeord­ net. Mit den Bezugsziffern 5 und 6 sind zwei Teilstrahlen gezeigt, die auf das zu prozessierende Material 8 gerichtet sind. Teilstrahl 5 geht auf die Ellipsoidfläche 2, wird dort einmal reflektiert und gelangt dann in die Schmelzzone im Fokusbereich 7.

Teilstrahl 6 gelangt zuerst an das parabolische Segment 1, wird von dort gespiegelt auf das parabolische Segment 3 und gelangt von dort zur Schmelzzone im Fokusbereich 7.

Nicht gezeigt ist die Ausführung, bei der ein oder mehrere Spiegelsegmente 1, 2, 3 gegeneinander axial verschiebbar sind, wodurch eine kontinuierliche Längenänderung der Schmelzzone im Bereich 7 erreicht wird. Dabei können der oder die entstehenden Spalte von weiteren Spiegelsegmenten, z.B. mit Zylinderform, abgedeckt sein.

Claims (4)

1. Spiegelofen mit einem, eventuell modifiziertem, Ellip­ soidsegment (2), in dessen ersten Fokusbereich (4) eine Strahlungsquelle angeordnet ist, in dessen zweiten Fokusbereich (7) das zu prozessierende Material (8) angeordnet ist, gekennzeichnet durch zwei, eventuell modifizierte, parabolische Segmente (1, 3) an den Enden des Spiegelofens.

2. Spiegelofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokusbereiche eines oder beider parabolischer Segmente (1, 3) mit denen des Ellipsoidsegments (2) zusammenfallen.

3. Spiegelofen nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eines oder beide parabolischen Segmente (1, 3) und/oder das Ellipsoidsegment (2) längs der Hauptachse des Spiegelofens verschiebbar sind.

4. Spiegelofen nach mindestens einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die parabolischen Segmente (1, 3) sich jeweils vom Ende des Ofens bis auf die Höhe des nächsten Brennpunkts (4, 7) erstrecken.